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Magische Moleküle Smartes Material erweckt Gegenstände zum Leben

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Wie Formgedächtnis-Legierung die Medizin verändert

Für den Effekt haben sich lange vor allem Zauberer interessiert, um ihr Publikum zu verblüffen: Sie verbogen – scheinbar mit Geisteskraft – Löffel. In Wahrheit rieben sie nur an einer Stelle das Metall. Das wurde daraufhin warm und verformte sich.

Dann entdeckte auch die Medizin das wandlungsfähige Material: Metallgewebe aus Formgedächtnis-Legierung – sogenannte Stents – weiten heute verengte Blutgefäße auf, um Menschen mit Herz-Kreislauf-Problemen vor Infarkten und Schlaganfällen zu bewahren.

Neben Metalllegierungen entwickelten Forscher inzwischen auch Kunststoffe mit Erinnerungsvermögen. Heute beherrschen sie die Materialien so gut, dass sie daraus sogar ein Muskelsystem nachbauen können, das wie Beuger und Strecker im Körper arbeitet und so etwa die Finger in einer Prothese bewegt.

„Produkte, die ihre Gestalt ändern, sind ein ganz großer Zukunftstrend“, sagt André Bucht, der ebenfalls am Dresdner Fraunhofer-Institut arbeitet. Das gelte vor allem für die Flugzeug- und Autobauer. So sollen Flieger künftig nicht mehr starr durch die Luft gleiten, sondern sich wie Vögel der Strömung anpassen, den Kopf senken oder die Flügel anlegen. Mit Formgedächtnis-Materialien und einer flexiblen Haut aus Carbonfasern könnten die Konstrukteure dem geschmeidigen Vorbild aus der Natur nahekommen. Weil die Konstruktionen zudem relativ wenig wiegen und das Flugzeug besser in der Luft liegt, helfen sie auch noch, Kerosin zu sparen.

Flugzeugturbinen verändern die Form

Der US-Flugzeugbauer Boeing und das italienische Luftfahrtforschungszentrum Cira, aber auch die Technische Universität im niederländischen Delft verfolgen dieses Konzept. Boeing sieht sich gar als Weltmarktführer der Technologie. So hat der Konzern Blechstreifen aus einer Nickel-Titan-Legierung mit Formgedächtnis in einem Triebwerk des Langstreckenfliegers 777 getestet. Sie sorgen dafür, dass der Turbinenauslass am Boden schmal geformt ist und die Maschine so leiser läuft.

In 10 000 Meter Flughöhe, wo die Luft sehr kalt ist, entsinnen sich die Blechstreifen dann ihres zweiten Zustands und weiten den Auslass um etliche Zentimeter. Das Triebwerk wird etwas lauter, verbraucht dafür aber weniger Sprit. Das System soll Insidern aus der Forschung zufolge mittlerweile in den Triebwerken von General Electric für den Dreamliner 787 stecken.

Die großen deutschen Autobauer arbeiten nach Auskunft mehrerer Forscher ebenfalls an Karosserien, die sich mithilfe von Formgedächtnis-Werkstoffen verformen. Und auch die Techniker in der Formel 1 – etwa vom Red-Bull-Team – beschäftigen sich mit dem Material. Ein Fahrzeug in Modellgröße lässt erahnen, wovon die Designer träumen: So hat der Brite Sam Holgate einen futuristischen Alfa Romeo aus Kunststoff entworfen. Der Sportwagen verändert seine Form beim Fahren und minimiert so den Luftwiderstand.

Boeing testet flexible Triebwerke. Quelle: Presse

Die meisten Unternehmen erproben fließende Formen aber zunächst an einzelnen Bauteilen: So bremsen Scheibenwischer durch ihren Luftwiderstand das Fahrzeug. Es wäre besser, sie würden sich bei Nichtgebrauch an die Karosserie anschmiegen, beschreibt Fraunhofer-Forscher Bucht eine Idee. Sportliche Fahrer würden sich über einen Spoiler am Heck freuen, der sich je nach Kurvenlage und Geschwindigkeit dynamisch anpasst.

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